Language: EN / RU
 
 
 
 
 ANSDIMAT - определение
  фильтрационных параметров
  водоносных пластов

МЕДИА ГИД ПО ПРОГРАММЕ
Медиа гид

АКТУАЛЬНАЯ ВЕРСИЯ 11.0

обновление от 01.03.2017

СЛУЖБА ПОДДЕРЖКИ КЛИЕНТОВ
Тел.: +7(905) 268-06-28
Email: ansdimat@ya.ru
 
 
О программе - ANSDIMAT+ - Обработка данных мониторинга уровней воды в скважинах

Использование режимных наблюдений за уровнями воды для определения фильтрационных параметров водоносных пластов


Для полевого определения фильтрационных параметров водоносных горизонтов необходимо создать гидродинамическое возмущение. Как правило, гидродинамический импульс в пласте создается искусственным путем за счет откачки (или нагнетания) воды в скважину. Однако, изменение уровня в водоносном пласте может возникать и под воздействием естественных факторов: например, если исследуемая территория располагается вблизи поверхностного водоема, уровень в котором периодически меняется во времени. В таком случае, для расчета фильтрационных параметров нет необходимости использовать насосы или компрессор – достаточно просто проанализировать колебания уровня воды в водоеме и в наблюдательных скважинах.

Задача плоскопараллельного потока (рис. 1), которая описывает реакцию уровней подземных вод на рост или понижение уровня воды в реке/водоеме может быть решена с использованием классического уравнения подпора (1). Однако, приведенное уравнение ориентировано на однократное изменение уровня воды (s0) в водоеме и описывает, скорее, идеальные условия, которые в природе встречается крайне редко.

Задача подпора
Рис. 1. Задача подпора

В программе ANSDIMAT уравнение (1) адаптировано для целого набора типовых гидрогеологических условий, что позволяет учитывать при решении взаимосвязь со смежными водоносными пластами, фильтрационное сопротивление ложа, несовершенство наблюдательных скважин, фильтрационный режим подземных вод, дополнительные непроницаемые границы, а также изменение во времени положения уровня воды в реке/водоеме.

Продемонстрируем возможности использования такого подхода по определению фильтрационных параметров на реальном примере изысканий под строительство индустриального объекта на берегу р. Дунай в одной из Европейских стран.

Участок расположения строительной площадки имеет довольно сложные гидрогеологические условия. Первые 30 метров геологического разреза сложены хорошо проницаемыми крупнозернистыми песками и гравием аллювиального происхождения. Ниже аллювиальных отложений залегает региональный напорный водоносный горизонт, который отделен от четвертичных отложений 20 метровой толщей суглинков. Режим подземных вод на территории площадки строительства контролируется гидрологическим режимом р. Дунай. Годовая амплитуда уровней воды в реке может достигать 10 м (рис. 2б).

На площадке имеются две режимные скважины, расположенные на расстоянии 150 и 500 м от реки, дополнительно был организован гидропост (рис. 2а). В работе использовался непрерывный ряд данных режимных наблюдений за 3 года с разрешением 1 замер в 5 дней (рис. 2b).

Изменение уровня воды в реке и в скважинах
Рис. 2. Схема расположения участка работ (а) и данные режимных наблюдений (b)

Для расчета фильтрационных параметров по режимным наблюдениям гидрогеологические условия площадки были схематизированы до типовых условий водоносного горизонта с перетеканием, которая также учитывала степень несовершенства гидравлической связи реки с подземными водами (рис. 3).

схема к расчету коэффициента фильтрации
Рис. 3. Гидрогеологическая схематизация участка работ

Уравнение подпора (1) для выбранных условий было модифицировано до следующего вида (Teloglou I.S., Bansal R.K., 2012):

Интерпретация фильтрационных параметров проводилась следующим образом: амплитуда колебаний уровня воды в реке разбивалась на ступени (рис.3а) (подобно ступеням при откачке с переменным дебитом), а далее имитировалась реакция водоносного горизонта в разных точках на изменение уровня в реке по уравнению (2). Фильтрационные параметры подбирались до тех пор, пока отклонения фактических и расчетных колебаний уровней воды в наблюдательных скважинах не достигали минимальных значений. Результаты подбора приведены на рисунке 3 b,c.

результаты интерпретации режимных наблюдений
Рис. 4. Обработка данных режимных наблюдений. а – разбиение амплитуды колебания уровней воды в реке на ступени; b, с – подбор фильтрационных параметров путем совмещения расчетных и фактических колебаний уровня подземных вод в скважинах 1 (b) и 2 (c)

Использованный метод обработки позволил без проведения откачек из скважин оценить пьезопроводность (водоотдачу) изучаемого водоносного горизонта, параметр перетекания через разделяющий слабопроницаемый слой, а также степень гидравлического несовершенства реки.

Интересно проанализировать, какую физическую роль играет каждый из определенных на основании уравнения (2) параметров. Так, параметр пьезопроводности характеризует скорость распространения гидродинамического импульса в водоносном пласте. Величина несовершенства русла реки замедляет время реакции скважины на событие в реке и одновременно уменьшает амплитуду уровней в скважине. Параметр перетекания, также как и сопротивление русла реки, сокращает амплитуду изменения уровня в скважине, однако не приводит к увеличению временной задержки реакции скважины на событие в реке..

Область применения метода:
- Определение фильтрационных параметров водоносных пластов вблизи поверхностных водотоков, где положение уровней грунтовых вод находится под прямым влиянием гидрологического режима поверхностного водоема;
- Оценка возможности подтопления грунтовыми водами прибрежных территорий за счет увеличения уровня воды в реке/водоеме.

Определяемые параметры:
- Фильтрационное сопротивление ложа реки/водоема;
- Пьезопроводность (водоотдача) водоносного горизонта;
- Величина перетекания (B);
- Коэффициент фильтрации водоносного горизонта.

ВИДЕОУРОКИ: быстрый старт

1. Подготовка исходных данных по опытным опробованиям
2. Обработка одиночной откачки. Определение коэффициента фильтрации.
3.Обработка опробований в анизотропном безнапорном пласте
4. Обработка групповой откачки с переменным расходом
5. Обработка экспресс-опробования

Откачка из горизонтальной или наклонной скважины

Возможные варианты схематизации:
1. Напорный пласт.
2. Безнапорный пласт.
3. Водоносный комплекс с перетеканием.

Список решений:
1. Решение Чжаня, Вана и Парка для понижения в пьезометре при откачке из горизонтальной скважины, расположенной в напорном профильно-анизотропном пласте.
2. Решения Чжаня и Злотника для понижения в наблюдательной скважине или пьезометре при откачке из горизонтальной или наклонной скважины, расположенной в безнапорном профильно-анизотропном пласте.
3. Решение Чана и Парка для понижения в пьезометре при откачке из горизонтальной скважины, расположенной в водоносном комплексе с перетеканием.


Наклонный водоносный пласт и пласт переменной мощности

Список решений:
1. Решение для пласта переменной мощности;
2. Решение для наклонного безнапорного пласта без перетекания;
3. Решение для наклонного безнапорного пласта с учетом перетекания;

Типовая схема

Трещиновато-пористая среда

Список решений:
1. Решение Менча для понижения в трещине и блоке для слоистой системы трещин и блоков;
2. Решение Менча для понижения в трещине и блоке для блоков сферической формы;
3. Решение Менча для понижения в пласте с ортогональной системой трещин;
4. Скважина в вертикальной трещине: решение Грингартена для псевдорадиального потока к трещине;
5. Скважина в вертикальной трещине: решение Дженкинса для линейного (параллельного) потока к трещине;
6. Опытная скважина пересекает горизонтальную трещину: решение Грингартена для понижения в водоносном пласте.

Типовая схема

Откачка с постоянным понижением

Возможные варианты схематизации:
1. Напорный изолированный водоносный пласт;

2. Водоносный комплекс с перетеканием.

Список решений:
1. Решение на основе специальной функции A(u, b) для понижения в напорном пласте;
2. Решение Стернберга для понижения в напорном пласте;
3. Решение на основе специальной функции Z(u, b1, b2) для понижения в напорном пласте с перетеканием;
4. Решение Стернберга для понижения в напорном пласте с перетеканием.

Типовая схема

Откачка с постоянным понижением

Слоистые системы (двух- и трехслойные)

Список решений:
1. Набор решений для различных положений хорошо и слабопроницаемых пластов (рассматриваются фильтрационные свойства трех пластов);
2. Набор решений для различных положений хорошо и слабопроницаемого пласта (рассматриваются фильтрационные свойства двух пластов).

Типовая схема

Слоистые системы (двух- и трехслойные)

Откачка около реки

Список решений:
1. Решения Шестакова для понижения в напорном пласте;
2. Решения Хантуша для понижения в безнапорном пласте.

Типовая схема

Откачка около реки

Планово-неоднородный водоносный пласт

Список решений:
1. Решения Максимова для понижения в основном и смежном пластах;
2. Решения Фенске для понижения в основном и смежном пластах.

Типовая схема

Планово-неоднородный водоносный пласт

Двухслойный водоносный комплекс

Список решений:
1. Решение Мироненко для понижения в основном пласте.
2. Решение Кули-Кэйса для понижения в основном пласте.

Типовая схема

Двухслойный водоносный комплекс

Водоносные комплексы с перетеканием

ПЕРЕТЕКАНИЕ ИЗ ВОДОНОСНЫХ ПЛАСТОВ С ПОСТОЯННЫМ НАПОРОМ

Возможные варианты схематизации:
1. Неограниченный в плане водоносный пласт;
2. Полуограниченный в плане пласт: граница I рода;
3. Полуограниченный в плане пласт: граница II рода;
4. Пласт-полоса: границы I рода;
5. Пласт-полоса: границы II рода;
6. Пласт-полоса: границы I и II рода.

Список решений:
1. Решение на основе функции влияния скважины с учетом перетекания;
2. Решение для понижения в пласте с перетеканием в совершенной наблюдательной скважине с учетом емкости опытной скважины;
3. Решение для понижения в опытной скважине в пласте с перетеканием с учетом емкости опытной скважины.
4. Решения на основе функций Грина для ограниченных пластов..

Типовая схема

ПЕРЕТЕКАНИЕ ИЗ ВОДОНОСНЫХ ПЛАСТОВ С ПОСТОЯННЫМ НАПОРОМ

ПЕРЕТЕКАНИЕ ИЗ ВОДОНОСНОГО ПЛАСТА С ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ НАПОРОМ

Список решений:
1. Решение для понижения в основном пласте;
2. Решение для понижения в смежном пласте.

ПЕРЕТЕКАНИЕ С УЧЕТОМ ЕМКОСТИ РАЗДЕЛЯЮЩЕГО СЛОЯ

Список решений:
1. Решения для понижения в основном пласте (уровень в смежном пласте постоянный или меняется в процессе опробования);
2. Решение для понижения в смежном пласте;
3. Решения для понижения в разделяющем слое (уровень в смежном пласте постоянный или меняется в процессе опробования).

ПРОФИЛЬНО-АНИЗОТРОПНЫЙ ВОДОНОСНЫЙ ПЛАСТ В ВОДОНОСНОМ КОМПЛЕКСЕ С ПЕРЕТЕКАНИЕМ

Список решений:
1. Решения Хантуша для понижения в несовершенной скважине в профильно-анизотропном пласте.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

1. Обработка откачек. Основные способы
2. Основные фильтрационные параметры
3. Виды опробований водоносных пластов
4. Типы несовершенства скважин
5. Терминологический словарь
6. Полезная литература
7. База данных фильтрационных параметров (ParaBase)
8. Нормативные документы по проведению откачек воды из скважин и определению коэффициента фильтрации


ПРИМЕРЫ

Пример 1. Обработка откачки из неограниченного изотропного напорного пласта на программе ANSDIMAT.
Подробнее

Пример 2. Обработка восстановления уровня в неограниченном изотропном напорном пласте.
Подробнее

Пример 3. Обработка групповой откачки с переменным расходом из неограниченного изотропного напорного пласта на программе ANSDIMAT.
Подробнее

Пример 4. Пример обработки групповой откачки с переменным расходом в алмазоносном районе Архангельской области. Рассматривается водоносный пласт с перетеканием.
Подробнее

Пример 5. Обработка групповой откачки с постоянным расходом с асинхронном началом работы опытных скважин.
Подробнее

Пример 6. Обработка откачки с переменным расходом с использованием способа биссектрисы.
Подробнее

Пример 7. Обработка откачки в безнапорном профильно-анизотропном пласте.
Подробнее

Пример 8. Обработка откачки в водоносном комплексе с перетеканием.
Подробнее

Пример 9. Обработка экспресс-опробований.
Подробнее

Пример 10. Автоматическое формирование отчетов по результатам обработки опфтно-фильтрационного опробования.
Подробнее

Пример 11. Блок сохранения истории обработки опытно-фильтрационных опробований в программном комплексе ANSDIMAT.
Подробнее

Пример 12. Экспресс расчеты для планирования опытного опробования.
Подробнее

 

Ansdimat+; Amwells; Ansradial

 
ANSDIMAT – Analytical and Numerical Solutions Direct and Inverse Methods for Aquifer Test
© Copyright 2010–, Iustitute of Environmental Geology RAS. www.ansdimat.com
Рейтинг@Mail.ru